高中物理 9.1电磁感应现象 楞次定律课件 教科版.ppt

第1讲电磁感应现象楞次定律 考点1磁通量 1 定义 在磁感应强度为b的匀强磁场中 与磁场方向 的面积s和b的乘积 2 公式 3 单位 符号 4 磁通量是 填 标量 或 矢量 垂直 bs 韦伯 wb 标量 1 公式 bs的适用条件 1 匀强磁场 2 s为垂直磁场的有效面积 2 磁通量的物理意义 1 磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数 2 同一平面 当它跟磁场方向垂直时 磁通量最大 当它跟磁场方向平行时 磁通量为零 当正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向穿过的一样多时 磁通量为零 3 磁通量 号的意义若规定磁感线沿某一方向穿过某平面的磁通量为正值 则磁感线反向穿过该平面的磁通量为负值 如图所示 ab是水平面上一个圆的直径 在过ab的竖直面内有一根通电直导线ef 且ef平行于ab 当ef竖直向上平移时 穿过圆面积的磁通量将 a 逐渐变大b 逐渐减小c 始终为零d 不为零 但始终保持不变 解析 选c 穿过圆面积的磁通量是由通电直导线ef产生的 因为通电直导线位于圆的正上方 所以向下穿过圆面积的磁感线条数与向上穿过的条数相等 即磁通量为零 而且竖直方向的平移也不会影响磁通量的变化 故c正确 1 电磁感应现象当穿过闭合电路的磁通量 时 电路中有 产生的现象 2 产生感应电流的条件 1 条件 穿过闭合电路的磁通量 2 特例 闭合电路的一部分导体在磁场内做 运动 考点2电磁感应现象 发生变化 感应电流 发生变化 切割磁感线 1 产生电磁感应现象的实质穿过电路的磁通量发生变化 电路中就会产生感应电动势 如果电路闭合 则有感应电流 如果电路不闭合 则只有感应电动势而无感应电流 2 磁通量发生变化的三种常见情况 1 磁场强弱不变 回路面积改变 2 回路面积不变 磁场强弱改变 3 回路面积和磁场强弱均不变 但二者的相对位置发生改变 在如图所示的闭合铁芯上绕有一组线圈 与滑动变阻器 电池构成闭合电路 a b c为三个闭合金属圆环 假定线圈产生的磁场全部集中在铁芯内 则当滑动变阻器的滑片左 右滑动时 能产生感应电流的金属圆环是 a a b两个环b b c两个环c a c两个环d a b c三个环 解析 选a 滑动变阻器的滑片左 右滑动 引起圆环a b中磁通量变化 而圆环c由于对称性其磁通量始终为零 故a b两环中产生感应电流 而c环中不产生感应电流 故a正确 1 楞次定律 1 内容 感应电流具有这样的方向 即感应电流的磁场总要 引起感应电流的 的变化 2 适用范围 一切电磁感应现象 考点3楞次定律右手定则 阻碍 磁通量 2 右手定则 1 内容 将右手手掌伸平 使大拇指与其余并拢的四指垂直 并与手掌在同一平面内 让 从掌心穿入 并使大拇指指向 的方向 这时四指所指的方向就是 的方向 2 适用情况 导体 产生感应电流 磁感线 导线运动 感应电流 切割磁感线 1 楞次定律中 阻碍 的理解 谁在 阻碍 阻碍 什么 如何 阻碍 是否 阻止 感应电流的磁场 在阻碍 阻碍的是 引起感应电流的磁通量的变化 不是阻碍引起感应电流的磁通量 磁通量增加时 阻碍其增加 感应电流的磁场方向与原磁场方向相反 磁通量减少时 阻碍其减少 感应电流的磁场方向与原磁场方向一致 即 增反减同 阻碍 不是 阻止 只是延缓了磁通量的变化 这种变化将继续进行 最终结果不受影响 2 楞次定律的推广推广表述 感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因 其具体方式为 1 阻碍原磁通量的变化 增反减同 2 阻碍相对运动 来拒去留 3 使线圈面积有扩大或缩小的趋势 增缩减扩 4 阻碍原电流的变化 自感现象 增反减同 如图是验证楞次定律实验的示意图 竖直放置的线圈固定不动 将磁铁从线圈上方插入或拔出 线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流 各图中分别标出了磁铁的极性 磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况 其中表示正确的是 解析 选c d 先根据楞次定律 来拒去留 判断线圈的n极和s极 a中线圈上端为n极 b中线圈上端为n极 c中线圈上端为s极 d中线圈上端为s极 再根据安培定则确定感应电流的方向 a b错误 c d正确 程序法 在楞次定律中的应用 例证1 2012 福州模拟 某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律 当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时 通过电流表的感应电流方向是 a a g bb 先a g b 后b g ac b g ad 先b g a 后a g b 解题指南 解答本题时应从以下三点重点把握 1 要明确条形磁铁穿过线圈时 原磁场的方向以及穿过线圈的磁通量的变化情况 2 根据楞次定律确定感应电流产生的磁场的方向及其变化情况 3 运用安培定则判断感应电流的方向 自主解答 选d 1 条形磁铁在穿入线圈的过程中 原磁场方向向下 2 穿过线圈向下的磁通量增加 3 由楞次定律可知 感应电流的磁场方向向上 4 应用安培定则可判断 感应电流的方向为逆时针 俯视 即由b g a 同理可以判断 条形磁铁穿出线圈的过程中 向下的磁通量减小 感应电流产生的磁场方向向下 感应电流的方向为顺时针 俯视 即由a g b 2 应用楞次定律解题的一般程序为 变式训练 两个大小不同的绝缘金属圆环a b如图所示叠放在一起 小圆环b有一半面积在大圆环a中 当大圆环a通上顺时针方向电流的瞬间 小圆环中感应电流的方向是 a 顺时针方向b 逆时针方向c 左半圆顺时针 右半圆逆时针d 无感应电流 解析 选b 1 当大圆环a中电流为顺时针时 圆环a内部的磁场方向垂直纸面向里 而环外的磁场方向垂直纸面向外 但环里磁场比环外磁场要强 圆环b的净磁通量是垂直纸面向里且增强的 2 由楞次定律可知圆环b中产生的感应电流的磁场方向应垂直纸面向外 3 再由安培定则得出圆环b中感应电流的方向为逆时针方向 b正确 变式备选 2012 连云港模拟 如图所示 当磁场的磁感应强度b增强时 内 外金属环上的感应电流的方向应为 a 内环顺时针 外环逆时针b 内环逆时针 外环顺时针c 内 外环均为顺时针d 内 外环均为逆时针 解析 选a 磁场增强 则穿过回路的磁通量增大 故感应电流的磁场向外 由安培定则知电流对整个电路而言应沿逆时针方向 若分开讨论 则外环逆时针 内环顺时针 a正确 楞次定律 右手定则 左手定则 安培定则的综合应用 例证2 如图所示 导轨间的磁场方向垂直于纸面向里 当导线mn在导轨上向右加速滑动时 正对电磁铁a的圆形金属环b中 a 有感应电流 且b被a吸引b 无感应电流c 可能有 也可能没有感应电流d 有感应电流 且b被a排斥 解题指南 解答本题应注意以下三点 1 导线mn切割磁感线运动时 应用右手定则来判断感应电流的方向 2 结合导线mn的运动情况判断电磁铁a的磁场变化及通过金属环b的磁通量的变化情况 3 利用楞次定律判断金属环b中电流方向及磁场方向 从而确定b的受力情况 规范解答 选d mn向右加速滑动 根据右手定则 mn中的电流方向从n m 且大小在逐渐变大 根据安培定则知 电磁铁a的左端为n极 且磁场强度逐渐增强 根据楞次定律知 b环中的感应电流产生的内部磁场方向向右 b被a排斥 故d正确 互动探究 1 在 例证2 中导线mn在导轨上向右加速滑动时 m n两点中哪点电势较高 2 在 例证2 中 如果b被a吸引 则导线mn在导轨上应沿水平方向做什么运动 解析 1 导线mn在导轨上向右加速滑动时 由右手定则可以判断m点电势高于n点电势 2 如果b被a吸引 根据楞次定律可知 电磁铁a的磁场减弱 流过电磁铁a的电流减小 则导线mn在导轨上应做减速运动 即导线mn向右做减速运动或向左做减速运动 答案 1 m 2 向右或向左做减速运动 总结提升 三个定则与一个定律 的规范应用1 一般解题步骤 1 分析题干条件 找出闭合电路或切割磁感线的导体棒 2 结合题中的已知条件和待求量的关系选择恰当的规律 3 正确地利用所选择的规律进行分析和判断 2 应注意的事项 1 三个定则与一个定律 的比较 基本现象 应用的定则或定律 运动电荷 电流产生磁场 安培定则 磁场对运动电荷 电流有作用力 左手定则 电磁感应 部分导体做切割磁感线运动 右手定则 闭合回路磁通量变化 楞次定律 2 应用区别 关键是抓住因果关系 因电而生磁 i b 安培定则 因动而生电 v b i 右手定则 因电而受力 i b f安 左手定则 例证 唱卡拉ok用的话筒内有传感器 其中有一种是动圈式的 它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈 线圈处于永磁体的磁场中 当声波使膜片前后振动时 就将声音信号转变为电信号 下列说法正确的是 a 该传感器是根据电流的磁效应工作的b 该传感器是根据电磁感应原理工作的c 膜片振动时 穿过金属线圈的磁通量不变d 膜片振动时 金属线圈中不会产生感应电动势 规范解答 选b 动圈式话筒的工作原理是 人发出声音使膜片带动线圈振动 从而使穿过线圈的磁通量发生变化 将声音信号转化为电信号 因此该传感器是根据电磁感应原理工作的 故选项b正确 1 2012 泰安模拟 一个金属薄圆盘水平放置在竖直向上的匀强磁场中 下列做法中能使圆盘中产生感应电流的是 a 圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动b 圆盘以某一水平直径为轴匀速转动c 圆盘在磁场中向右匀速平移d 匀强磁场均匀增加 解析 选b d 圆盘绕过圆心的竖直轴转动和在磁场中匀速平移 都不会使其磁通量发生变化 故不会有电磁感应现象 a c错误 圆盘绕水平轴转动或磁场均匀增加 都会使圆盘中的磁通量发生变化 故有感应电流产生 b d正确 2 如图所示 能产生感应电流的是 解析 选b a图中线圈没闭合 无感应电流 b图中磁通量增大 有感应电流 c图中导线在圆环的正上方 不论电流如何变化 穿过线圈的磁感线相互抵消 磁通量恒为零 也无感应电流 d图中的磁通量恒定 无感应电流 故选b 3 2012 淮安模拟 如图所示 u 形金属框架固定在水平面上 金属杆ab与框架间无摩擦 整个装置处于竖直方向的磁场中 若因磁场的变化 使杆ab向右运动 则磁感应强度 a 方向向下并减小b 方向向下并增大c 方向向上并增大d 方向向上并减小 解析 选a d 因磁场变化 发生电磁感应现象 杆ab中有感应电流产生 而使杆ab受到磁场力的作用 并发生向右运动 ab向右运动 使得闭合回路中磁通量有增加的趋势 说明原磁场的磁通量必定减弱 即磁感应强度正在减小 与方向向上 向下无关 故a d正确 b c错误 4 如图所示 在条形磁铁从图示位置绕o1o2轴转动90 的过程中 放在导轨右端附近的金属棒ab将 a 向左运动b 向右运动c 静止不动d 因不知道条形磁铁的哪一端为n极 也不知道条形磁铁是顺时针转动还是逆时针转动 故无法判断 解析 选b 在条形磁铁从图示位置绕o1o2轴转动90 的过程中 闭合回路的磁通量增大 故根据楞次定律 ab的运动要阻碍磁通量的增大 所以ab将向右运动 b正确 5 如图所示 a b是两根互相平行的 固定的长直通电导线 二者电流大小和方向都相同 一个矩形闭合金属线圈与a b在同一平面内 并且ab边保持与通电导线平行 线圈从图中的位置1匀速向左移动 经过位置2 最后到位置3 其中位置2恰在a b的正中间 则下面的说法中正确的是 a 在位置2这一